Можем ли мы использовать межзвездный водород в качестве топлива для межзвездных путешествий?

Насколько я понимаю, пространство не совсем пусто. На самом деле, между космическими пустотами просто плавают молекулы или, может быть, отдельные атомы водорода. Я понимаю, что собрать огромное количество этого из космоса будет трудной задачей; однако, если бы мы могли усовершенствовать технологию, чтобы использовать водородные двигатели и создать собирающее устройство, которое собирало бы спорадические атомы водорода, плавающие в космосе, для пополнения наших запасов, могли бы мы бесконечно путешествовать в космосе на межзвездном уровне?

Вторая часть вопроса, если по какой-то причине первая совершенно неправдоподобна. Если потребление водорода недостаточно для пополнения имеющихся у нас запасов, возможно ли собрать все, что мы можем, из межзвездного пространства, а затем восполнить запасы водорода с ближайшей кометы, астероида, звезды или планеты (оида), когда мы иссякаем?

Очень дальновидные вопросы, я знаю, но тем не менее реальный вопрос.

Если есть молекулы или атомы, «плавающие вокруг», они не имеют той же скорости и направления, что и космический корабль. Не вся энергия, необходимая для их ускорения в нужном направлении, могла быть использована для движения космического корабля.

Ответы (3)

Теоретически возможно собирать топливо почти из пустого пространства, прямоточный воздушно- реактивный двигатель Bussard является примером двигателя, предназначенного именно для этого. Принцип заключается в том, что вы используете магнитные поля для сбора и концентрации атомов водорода из почти космического вакуума, а затем термоядерная ракета превращает часть из них в двигатель для увеличения скорости, а термоядерный реактор преобразует часть в энергию для поддержания полей. Остальное будет храниться в цистернах. Для того, чтобы сделать это самоподдерживающимся, вам нужно будет разогнаться до значительной доли скорости света, чтобы количество водорода, собранного из космоса, было больше, чем топливо, необходимое для поддержания сборных полей. Так что для начала вам понадобится немного топлива, чтобы двигаться достаточно быстро.

Вот где возникает вторая часть вашего вопроса: есть ли в космосе источники водородного топлива? Да, водород — самый распространенный элемент, его много. Все, что вам нужно, это найти немного воды и расщепить ее электролизом, хотя вы также можете освободить водород из других соединений. Если у вас есть водородный термоядерный синтез, эти действия будут достаточно экономичными.

Так что, если технология действительно работает, вы можете перемещаться от одной звезды к другой с помощью прямоточного воздушно-реактивного двигателя, использовать запасы топлива для замедления, исследовать (торговать, убирать отходы и т. д.), затем найти источник водорода, чтобы пополнить свои запасы, и отправиться на следующая звезда. Просто убедитесь, что вы не окажетесь в Солнечной системе без достаточного количества материи, иначе вы никогда больше не сможете двигаться дальше.

РЕДАКТИРОВАТЬ : Это все очень теоретически, будет ли это работать или нет, зависит от того, насколько эффективно вы сможете собирать водород, сколько энергии вы можете получить от ракеты и т. Д. В любом случае это далеко за пределами текущих технических возможностей.

Спасибо за ваш ответ. Я нашел часть о сборе водорода относительно скорости корабля особенно проницательной. Эта концепция откроет (буквально) целую вселенную возможностей! Благодарю вас!
Рада, что вам было интересно!
В этом «ответе» есть несколько обширных предположений...
Интересная концепция. Думаю, эффективность такой системы будет зависеть еще и от плотности водорода, где он будет добываться/собираться/добываться, т.е. от количества атомов водорода в данном объеме пространства.
Ответ ссылается на статью в Википедии о концепции прямоточного воздушно-реактивного двигателя Bussard, но в статье WP в основном говорится, что эта концепция не работает.
Это не говорит, что это не сработает, скорее они не знают, как заставить это работать. Это теоретический вопрос.

Проблема в том, что механизм сбора создает большее сопротивление, чем тягу. Роберт Зубрин и Дана Эндрюс показали, что это делает большинство двигателей звездолета типа Bussard Ramjet непрактичными.

На самом деле, этот тип механизма настолько хорош в создании сопротивления, что он действительно хорошо работает для замедления звездолета, когда он достигает пункта назначения, а это означает, что звездолет может нести большую полезную нагрузку или двигаться быстрее. Это называется магсайл. Немного истории здесь .

Что же касается количества водорода в межзвездном пространстве, то в настоящее время оценки гласят, что хотя плотность меняется. В некоторых регионах она может достигать 1 атома на кубический сантиметр. Это означает, что магнитный ковш должен быть достаточно большим, чтобы собрать достаточно топлива для питания различных систем на борту, а также для заправки транспортного средства и накопления запасов для таких регионов, как планетарные системы, которые будут иметь гораздо более низкую плотность водорода. Как только транспортное средство достигнет межзвездного пространства и влияние планетарной гравитации уменьшится, потребность в водороде в качестве топлива уменьшится. Конечно, на данный момент это все предположения, так как масса большинства галактик находится в областях межзвездного пространства, а с массой приходит гравитация. Поскольку мы не можем видеть эту массу (темную материю и темную энергию), мы понятия не имеем, чего ожидать.

Наука в этом ответе неверна. Обсуждение гравитации совершенно не соответствует действительности. Гравитация не имеет отношения к межзвездным путешествиям, в основном потому, что кинетическая энергия далеко не пропорциональна задействованным гравитационным потенциалам.